随着目前食品产业的高速发展,近代的食品冷冻冷藏经过了对微波、超声波、高压力场、高压静电场等物理场的研究,逐渐转向了一个以往涉猎较少的领域——磁场。通过应用磁场的非热效应结合食品加工工艺对食品进行微处理,使其保持原有的色泽、风味、营养,这已经成为一个新兴的学科交叉领域。本文主要研究通过对食品的冻结过程施加磁场,获得其非热效应的影响规律,从而提高食品冷冻的效率。结合研究目的,本文设计并搭建了磁场辅助冻结实验台,基于实验台对水、生理盐水、猪肉三种样本进行了冷冻实验。通过施加不同强度、不同类型的磁场并与无磁场下的自然冻结情况进行对比,针对不同的样本得到了一系列结论,然后通过归纳总结得出食品冻结过程中磁场影响的一般性规律。对不同磁场类型、强度作用下水和生理盐水的冻结过程进行了实验研究,发现直流磁场和交变磁场均能够降低水和生理盐水的最低不结晶温度从而增大过冷度,而且过冷度的增大与磁场强度均能构成不同的函数关系。当以猪肉为研究对象时,直流磁场影响下猪肉冻结过程的冷冻速率随磁场强度的变化出现多极值现象,磁场强度是决定因素。当磁场强度为4.6G时,磁场会加快冻结速率,促进冻结过程的进行,而且对冻结的加速作用最为显著；当磁场强度大于9.0G而小于18.0G时,磁场反而会延长冻结时间,降低冻结速率,延缓冻结过程。对磁场下猪肉的冻结过程进行数值模拟,建立磁场下猪肉冷冻过程有限差分传热模型,充分考虑了对流换热的影响和热物性参数的变化,同时采用潜热累加判断法来实现由相变区到冻结区的过渡。通过数值模拟与实验结果对比,发现磁场的主要影响参数是对流换热系数、导热系数和相变潜热,不同的磁场强度对三种参数的影响呈现出多极化趋势。同时磁场对三种参数的影响是不可分割的,磁场下冻结过程的宏观变化是这三种参数综合作用的结果。本文分别采用实验和模拟计算的方法研究磁场对冻结过程的影响,并从微观和宏观角度对磁场的作用机理进行了解释。从微观角度来说,磁场影响了水分子的运动轨迹,导致水分子内能、径向分布函数和氢键结构等的变化,因此会改变成核位能和过冷度,进而改变了晶体生长速率；从宏观农现为磁场影响了导热系数、对流换热系数和潜热量,而且这种影响随磁场强度出现多极性变化,说明磁场可以促进冷冻过程也可以抑制冷冻过程,因此必须根据适用目的对磁场进行优化。